Question

为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：

（1）上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是

 

．
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前U形管里液面左右相平），在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是

 

，说明该反应属于

 

（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验（反应在甲中进行）．①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是

 

；②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水

 

（填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”）；③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是

 

．
（4）至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应（4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑）是放热反应还是吸热反应．方法①：选择上述装置

 

（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）进行实验；方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是

 

反应．

Answer 1

考点：探究吸热反应和放热反应

专题：实验设计题

分析：（1）装置Ⅰ和Ⅱ都可以分别通过右边装置中液面变化、是否有气泡判断反应是吸热还是放热，而装置Ⅲ是将生成的气体直接通入水中，无法判断该反应是吸热还是放热反应；
（2）酸碱中和反应为放热反应，反应放出的热使锥形瓶中温度升高，气体体积增大，据此判断U型管中液面的变化；
（3）钠与水的反应为放热反应，温度升高导致大试管中气体受热压强增大，烧杯中有气泡产生，冷却后体积减小，压强减小，导管中会形成水柱；M溶于水放出热量，不一定为化学变化，则不一定属于放热反应；根据书写知识写出溶于水能够吸收热量的试剂；
（4）利用装置Ⅰ或Ⅱ都可以验证该反应为放热反应；棉花燃烧，证明反应中放出大量热，该反应为放热反应．

解答： 解：（1）装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，
故答案为：Ⅲ；
（2）氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U型管左端液柱降低，右端液柱升高，
故答案为：左端液柱降低，右端液柱升高；放热；
（3））①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应我放热反应，放热的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生；冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱，
故答案为：产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱；
②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的反应不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应，
故答案为：可能是放热反应；　　
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程，溶于水能够吸收热量的物质有：硝酸铵、氯化铵等，
故答案为：硝酸铵；
（4）至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应（4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑）是放热反应还是吸热反应：方法①：选择上述装置Ⅰ（或Ⅱ）进行实验，Ⅰ装置右边U型管中左端液柱降低，右端液柱升高（或烧杯中导管中有气泡放出），证明该反应为放热反应；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应放出大量热，使棉花燃烧，证明该反应是放热反应，
故答案为：Ⅰ（或Ⅱ）；放热．

点评：本题考查化学反应中的热效应，题目难度中等，注意掌握探究反应热效应的常用方法，试题有利于培养学生实验综合分析能力，特别是实验的评价和根据实验现象推理的能力．